Первое ядерное испытание под кодовым названием «Тринити» прошло в пустыне Нью-Мехико 16 июля 1945 года. За прошедшие годы технологии разработки ядерного оружия сделали большой шаг вперед, однако оно до сих пор остается дорогим и сложным в создании. Портал livescience.com рассказал, почему.
Хотя базовые компоненты и технологии производства больше не являются строго охраняемым секретом, разработка ядерного оружия по-прежнему остается серьезным вызовом для ученых и инженеров. Преимущественно из-за добычи химических элементов, которые необходимы для взрывной реакции.
Принцип ядерного взрыва прост: расщепляющие материалы подвергаются определенному воздействию, благодаря чему высвобождают огромный объем энергии. Проблема в том, что производство материалов достаточной чистоты и в достаточном количестве — непростая задача, которая, помимо всего прочего, требует значительных индустриальных мощностей.
Расщепляющими материалами для ядерных бомб, как правило, выступают радиоактивные изотопы урана и плутония. Наиболее часто встречающийся изотоп первого, уран-238, добывается в шахтах, после чего проходит через процесс обогащения, чтобы превратить часть материала в другой изотоп — уран-235. А один из способов обогащения — это перевод урана в газообразное состояние и его обработка в центрифугах. Из-за разницы в массе между 238 и 235 изотопы разделяются, благодаря чему уран-235 можно отделить от массы.
Для использования в оружии уран-238 нужно на 90% трансформировать в уран-235. Химическая трансформация элемента — самая сложная часть задачи, потому что процесс занимает много времени (от недель до месяцев), потребляет много энергии и требует специализированной экипировки. Не говоря уже о том, что потенциальный выброс токсичного газа может причинить серьезный ущерб здоровью людей, работающих над обогащением.
Обработка плутония до такой же степени готовности — еще более тяжелый труд, потому что он не встречается в природе так же, как уран. Плутоний — побочный продукт работы ядерных реакторов. А значит, ученым нужно брать радиоактивное, отработанное ядерное топливо и отделять материал с помощью трудоемкой химической депозиции. Обогащение плутония также может привести к несчастному случаю, если случайно забрать слишком много материала — он способен достичь критической массы и запустить реакцию.
Несмотря на то, что научные принципы сочетания урана и плутония хорошо изучены, создание и контролирование их реакции в течение доли секунды по-прежнему нельзя назвать легкой задачей. А после создания оружия ученым и инженерам необходимо убедиться, что оно будет работать так, как должно. При разработке первых ядерных бомб их проверяли в «заброшенных» областях, что причинило непоправимый ущерб природе, животным и людям, жившим неподалеку. Теперь же для проверки полагаются на компьютерную симуляцию.
